1)問題描述


家用油煙機的整體結構如圖1所示。為了節約成本,集煙罩和背板一般分開設計。集煙罩采用0.6 mm厚的不銹鋼制作,背板采用尺寸為893× 83× 0.6mm的鍍鋅板,沖壓工藝為成型-切邊、沖孔、折彎。后板與集煙罩鉚接,并用螺釘與箱體固定。運輸過程中,整機墜落振動。如果后板強度不足,整個油煙機掉落后的集煙罩后板會發生較大變形,嚴重影響用戶體驗。


基于TRIZ與正交試驗優化設計油煙機后板


2)TRIZ發明原理分析后的優化方案


根據本發明原理分析,在集煙罩的腔體中加入仿形泡沫可以減小箱體下落時的沖擊力。結合樣品測試結果,背板變形有一定改善,但成本有待提高。應用本發明原理 9,在背板變形的位置增加反壓,起到預支撐的作用。通過應用本發明原理 14,將圓角過渡添加到背板的壓制位置。根據本發明原理 17,在背板的下端增加折邊,形成立體支撐結構;根據發明原理 15,螺釘孔的位置和數量發生變化,前后板進行優化,如圖2和圖3所示。


基于TRIZ與正交試驗優化設計油煙機后板

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3)背板的優化設計


根據TRIZ發明原理 15的優化方案和動態特性,調整背板與箱體之間的固定孔位置和數量,結合DOE進一步優化設計參數,實現背板跌落后變形最小。選擇關鍵參數:反壓深度B、正壓深度H、與箱體固定的U型孔數量N、壓面傾角α,選擇三個級別。利用L9(34)正交表分析各參數的影響程度,得出最佳參數組合。結果如表2和表3所示,并且背板被重新驗證用于跌落測試。


基于TRIZ與正交試驗優化設計油煙機后板


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從表3可以看出,背板結構關鍵參數的影響程度為:B > N > α > H,從范圍可以看出,反壓型深度和U型孔數量對背板強度影響較大,反壓型深度直接影響背板下落后的局部變形。如表3所示,反向靠模深度為1.5 mm時變形最小,說明反向靠模深度越深,背板承受局部沖擊的能力越強。由于材料厚度和坡度的限制,反壓深度不宜過深,以防開裂。U型孔的數量影響背板上螺絲之間的變形,其次是壓面的斜度和前壓深度。背板結構參數的最佳組合為B3N3α1H2,即反壓深度為1.5 mm,與盒體固定的U型孔數量為5個,壓面傾角為120°,正壓深度為1.2 mm,打樣跌落測試后的實際最大變形量為2.1 mm,變形量減少了72%,最終達到了質量要求,達到了提升用戶體驗的目的。


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